光电子学基础教学大纲

《光电子学基础》课程教学大纲（36学时）

（理论课程）

一课程说明

（一）课程概况

课程中文名称：《光电子学基础》

课程英文名称：Optoelectronics foundation

课程编码：3910252215

开课学院：理学院

适用专业/开课学期：物理学/第六学期

学分/周学时：2/2

《光电子学基础》为物理学专业本科生的基础选修课，是他们进一步学习光电子技术及光电子技术应用的基础理论课，也是物理学专业学生今后从事相关工作、生产、科研等的必修课程。物理学专业，只有学习该课程，才能深入探究与光电子产业相关的技术知识。而学生对技术的应用正式毕节学院转型发展的需要。

课程的预修课程有《光学》、《大学物理实验》、《原子物理学》、《电动力学》、《半导体物理学》等。

（二）课程目标

本课程的目的在于使学生掌握光电子学的基本概念和基础知识，了解光电子技术在各个领域的应用及新成果。通过该课程的学习，为今后从事光通信、光信息处理、光传感等方面的研究开发工作提供必要的理论知识，使他们成为适应本世纪科技发展方向，掌握较为系统、深入的光电子基础理论和实践能力的中高级工程技术人才。

（三）学时分配

二教学方法和手段

教学方法以课堂讲授为主要授课方式，主要是利用多媒体电子教案进行理论

教学，教学中结合学生实际采取灵活的教学方法，加强基本理论的学习、掌握和应用，加强习题指导，培养学生动手能力和思维方法。

三教学内容

第一章绪论（2学时）

一、教学目标

通过本章学习，使学生掌握光电子技术的历史沿革、发展动态，重点掌握光电子技术各研究容及发展动态，对光电子技术的应用领域和本课程的总体结构有一个概括的了解。

二、教学重、难点

重点：了解光电子技术的发展史，明确光电子技术的研究内容、发展动态、应用领域和前景。

难点：光电子学的研究内容、发展动态及其应用领域。

三、主要内容

1．光电子技术的发展史

2．光电子技术的研究内容及其发展动态

3．光电子器件

4．光电子技术的应用

5．光电子学课程的总体结构

第二章光学基础知识（4学时）

一、教学目标

1．理解光的基本属性，掌握光的独立传播原理，理解光的偏振、干涉和衍射现象。

2．了解麦克斯韦方程的微分形式和积分形式。

3．掌握电介质的特性，了解电介质的分类。

4．推导电磁波场的波动方程，了解不同情况下波动方程的简化形式。

5．了解各种类型光波的表示形式，了解光在简单介质界面上的反射和折射，了解光学薄膜的干射和透射性质。

二、教学重、难点

重点：电介质的特性，电磁波场的波动方程，光在简单介质和光学薄膜上的反射和透射性质。

难点：高斯光束的波函数表达式和高斯光束的特性。

三、主要内容

1．光的基本属性、光的独立传播原理、光的偏振、干涉和衍射

2．微分形式和积分形式的麦克斯韦方程

3．电介质的分类和特性

4．电磁波场的波动方程及其简化形式

5．光波在简单介质表面上的反射和折射

第三章激光原理与技术（10学时）

一、教学目标

1．了解相干光源、非相干光源与激光。

2．了解光与物质相互作用的经典模型，理解光在各向异性介质中的传播，掌握光辐射量子理论和光谱线的展宽。

3．掌握激光产生的必要条件和充分条件。

4．了解激光器的基本结构，掌握激光器的输出功率、输出模式。

5．理解激光器的四方面优良性能。

6．了解激光器的分类，掌握每种激光器的主要特点。

7．掌握LD的基本工作原理，掌握LD的工作特性，了解异质结LD、量子阱LD、分布反馈式LD（DFB LD）。

8．掌握脉冲激光器的尖峰效应，了解激光调Q技术、激光锁模技术、激光选模技术、激光稳频技术。

二、教学重、难点

重点：光与物质相互作用理论与受激辐射、激光产生的必要条件和充分条件。

难点：光与物质相互作用的三种辐射和激光产生的条件。

三、主要内容

1．光与物质相互作用理论与受激辐射

2．激光产生的必要条件和充分条件

3．激光器的基本结构及各部分的功用

4．典型激光器的特点

5．半导体激光器

第四章光波导技术基础（8学时）

一、教学目标

1．掌握平面介质光波导中的光传播和导引波、消逝波、波导。

2．掌握平面介质光波导中光导模的几何光学分析。

3．掌握平面介质光波导中光导波的定性解释和本征方程，掌握扩散平板光导波的性质。

4．了解光纤的结构参数，掌握光纤中光导波的光学分析，掌握阶跃光纤中光导播的场方程、模式分析、导模的解。

5．了解脉冲展宽的傅里叶分析，掌握光纤的色散特性，了解脉冲展宽的三种机制。

二、教学重、难点

重点：导波形成的条件、三层平板光波导中光导波的物理光学分析。

难点：光纤中光导波的物理光学分析。

三、主要内容

1．平面介质光波导中的光传播与导引波、消逝波、波导

2．平面介质光波导中光导模的几何光学分析

3．平面介质光波导中光导波的物理光学分析

4．光纤中光导波的线光学分析

5．阶跃型光纤中光导波的物理光学分析

6．光纤色散和脉冲展宽

第五章光调制技术（6学时）

一、教学目标

1．掌握晶体结构和晶体的基本性质。

2．了解晶体的极化率与介电系数，掌握晶体光学特性的几何表示，了解晶体的双折射。 3．理解电光效应，掌握KDP晶体的线性电光效应，理解电光相位延迟，掌握纵向电光强度调制和横向电光调制，了解相位调制、波导电光调制器和电光偏转器件。

4．理解弹光效应，掌握声光衍射，了解声光调制器、声光偏转器。

5．了解磁光调制。

二、教学重、难点

重点：晶体的光学特性、KDP晶体的线性电光效应、纵向电光强度调制和横向电光调制。

难点：声光衍射。

三、主要内容

1．晶体结构和晶体的基本性质

2．光在晶体中传播时，晶体的极化特性

3．KDP晶体的线性电光效应，纵向电光强度调制和横向电光调制

4．弹光效应和声光衍射

第六章光电探测技术（4学时）

一、教学目标

1．理解光探测器性能参数的定义。

2．掌握直接探测方式和外差探测方式的性能分析。

3．理解外光电效应原理及光电发射过程，理解内光电效应和光热效应原理，了解三种光效应的分类。

4．了解光电探测器的分类，了解光电导探测器、光伏型探测器和热电型探测器，了解光电倍增管、硅光电二级管和雪崩光电二极管。